В очередной раз ученые из Института естественных и точных наук Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ) и МГУ им. М.В. Ломоносова решили порадовать нас новаторскими идеями, касающимися ультрахолодной плазмы. Они предложили новую физическую модель, объясняющую природу субгармоник электронной эмиссии этой плазмы. Казалось бы, это еще один невидимый шаг к созданию усовершенствованных ионных микроскопов и, конечно же, к углублению знаний о ранних этапах эволюции Вселенной.
«Ультрахолодная плазма — это особое состояние вещества, возникающее при температуре ионов, близкой к абсолютному нулю — ниже минус 272 оС. Температура электронов при этом составляет лишь несколько или несколько десятков кельвинов. Это гораздо ниже, чем в любых других видах плазмы. Такое состояние возможно лишь на короткое время — например, при лазерном охлаждении или в сверхзвуковых газодинамических струях», — рассказала ученый с громким именем, доцент кафедры «Физика наноразмерных систем» ИЕТН ЮУрГУ Людмила Свирская.
Ученые полагают, что исследование состояния ультрахолодной плазмы поможет ответить на многие фундаментальные вопросы — от физики элементарных частиц до эволюции Вселенной. Как самостоятельное экспериментальное направление, физика ультрахолодной плазмы возникла в конце 1990-х — начале 2000-х годов благодаря достижениям в области лазерного охлаждения газов и их захвата в магнитооптические ловушки.
Авторы посвятили свое исследование изучению явления испускания электронов при облучении плазмы монохроматическими волнами. Когда сгусток такой плазмы монотонно расширяется и встречает электромагнитную волну, поток испускаемых электронов демонстрирует необычное поведение с рядом ярко выраженных пиков. Ранее существовавшая интерпретация этого явления, основанная на резонансах Тонкса-Даттнера, сталкивалась с серьезными ограничениями.
Альтернативная концепция, предложенная авторами статьи, основана на идее многофотонной ионизации «вторичных» ридберговских атомов, образующихся в результате трехчастичной рекомбинации. Если электрон сдвигается волной на некоторое «пороговое» расстояние, то он теряет связь с конкретным ионом, т.е. ионизуется. Тогда и картина пиков меняется, становясь похожей на упомянутую выше. В отличие от ранее существовавшей концепции, эта модель уже не зависит от формы облака и не требует специфических граничных условий.
«`
